Int. J. Hydrogen Energy：靜電紡絲制備聚砜聚電解質納米纖維以提高質子交換膜的電

2020-10-12 易絲幫

DOI:10.1016/j.ijhydene.2020.09.125

納米纖維基離子交換膜在能源應用中顯示出獨特的特征。納米纖維的微珠形成和直徑決定了這些結構特征，而這兩者又可以通過靜電紡絲工藝進行控制。然而，由于聚合物結構中存在離子基團，所以聚電解質的靜電紡絲具有挑戰性。為此，首先以磺化度為40％的對苯二酚磺化聚砜為特征模型進行合成與表征。為了研究靜電紡絲參數對納米纖維形態和直徑的影響，采用田口方法設計了合適的實驗次數，以聚合物溶液濃度、電壓、進料速率和針距為設計參數。通過掃描電子顯微鏡圖像對設計實驗提出的能級進行了檢驗。接著，使用響應面法和方差分析來研究各變量的影響以及最終模型的有效性。最后，通過遺傳算法優化參數以獲得可能的最小直徑。因此，聚合物溶液濃度是最有效的參數。此外，還獲得了平均直徑約97.5nm的電紡無珠薄納米纖維。與致密膜的電導率（0.0791-0.2201 S/cm）相比，納米纖維墊的電導率測量值（在水中且溫度范圍為20-100℃）為0.1105-0.2851 S/cm。